技術(shù)成熟度發(fā)展綜述＊

顧建疆，屈會力，李 衛(wèi)，王 玲

（南京玻璃纖維研究設(shè)計院有限公司，南京 210012）

0 前言

科研工作的主要責(zé)任就是促進科技本身的科學(xué)發(fā)展、全面發(fā)展，來引導(dǎo)和服務(wù)全社會持續(xù)提高自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型國家。長期以來，我國高度重視科技創(chuàng)新項目，2020年9月，習(xí)近平主席在科學(xué)家座談會上提出：我國科技事業(yè)發(fā)展要堅持“四個面向”——面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進軍。隨著中國經(jīng)濟不斷高質(zhì)量發(fā)展，必定會對科技創(chuàng)新加大投入。

科研項目的推進過程中，也面臨著各種挑戰(zhàn)?？蒲许椖康那把匦院蛣?chuàng)新性不夠；項目成果的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化率低，科研創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)；在某些項目的開發(fā)過程中，效率低下，周期拖延，成本投入不斷增加等。

技術(shù)成熟度，是科研工作者們在大量工程實踐過程中，對技術(shù)發(fā)展的過程、成熟的規(guī)律認識持續(xù)深化的基礎(chǔ)上總結(jié)和發(fā)展起來的一種管理理念［1］。運用恰當?shù)募夹g(shù)成熟度可以監(jiān)測項目中各項關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)的準備情況、技術(shù)風(fēng)險等，為管理層和決策者提供客觀、公平的評估報告，幫助決策者作出正確抉擇。

1 技術(shù)成熟度的發(fā)展簡史

美國是技術(shù)成熟度評估理論起源的國家。最早在阿波羅登月項目中，美國國家宇航局(NASA)就關(guān)注到項目周期的拖延和持續(xù)增長的預(yù)算會對整體造成重大的影響。1969年，產(chǎn)生的“準確描述未來空間系統(tǒng)使用新技術(shù)狀態(tài)”這一觀點，便是項目技術(shù)成熟度的雛形［3］。經(jīng)過40多年的發(fā)展，技術(shù)成熟度的理論研究已逐漸深入，評估方法也得到了廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)成熟度的主要發(fā)展歷史見圖1。

圖1 技術(shù)成熟度發(fā)展歷史

近年來，技術(shù)成熟度的概念不斷被普及與推廣，我國各行各業(yè)均開始對技術(shù)成熟度評價青睞有加，積極探索技術(shù)成熟度在本行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新。2022年初，中國電子技術(shù)標準化研究院研究頒布了《智能制造發(fā)展指數(shù)報告（2021）》，報告直觀反映了2021年我國制造業(yè)領(lǐng)域各地區(qū)各行業(yè)智能制造發(fā)展的現(xiàn)狀。

其他行業(yè)或領(lǐng)域也逐步形成了一系列技術(shù)成熟度等級的定義和評價方法，如《GB/T 39157-2020靶材技術(shù)成熟度等級劃分及定義》、《GB/T 40520-2021 航天單機產(chǎn)品成熟度定級規(guī)定》、《NB/T 20511-2018 核電技術(shù)成熟度評價規(guī)范》、《T/CCFA 03001-2020 碳纖維技術(shù)成熟度等級劃分及定義》等。

2 技術(shù)成熟度的概念、分類

2.1 技術(shù)成熟度的概念

由于地區(qū)和時期的不同，人們對技術(shù)成熟度理論的研究也略有差異，技術(shù)成熟度的名稱和叫法也不同，如在美國、歐盟、英國等地區(qū)，以技術(shù)成熟度等級（Technology Readiness Levels，TRLs）研究為主，在加拿大，以技術(shù)成熟度體系（Technology Maturity Level System，TML System）研究為主等等，所以各國家或各領(lǐng)域?qū)夹g(shù)成熟度的定義也有不同［2］。國內(nèi)外對于技術(shù)成熟度的定義可以分為以下幾種：

2.1.1 從技術(shù)就緒水平角度定義

國內(nèi)學(xué)者朱毅麟［3］認為“技術(shù)成熟度”即是“技術(shù)就緒水平”，包括了技術(shù)完備等級和技術(shù)準備度，是指某一項技術(shù)或產(chǎn)品在開發(fā)過程中可達到的可用程度。

2.1.2 從項目目標滿足度定義

美軍國防采辦指南中對技術(shù)成熟度的定義是：技術(shù)成熟度是項目中的關(guān)鍵技術(shù)元素滿足項目指標程度的一種度量，而且是項目風(fēng)險的主要因素［2］。

劉旭蓉等人［10］研究認為技術(shù)成熟度是用來評價采用的項目關(guān)鍵技術(shù)能滿足預(yù)期指標的程度。

安茂春等人［11］研究認為技術(shù)成熟度是評價技術(shù)對項目指標滿足程度的一種度量方法，是風(fēng)險管理的重要內(nèi)容。

2.1.3 從市場占有率角度定義

從企業(yè)市場占有率的角度張玉杰［12］定義了企業(yè)技術(shù)成熟度，他認為企業(yè)運用技術(shù)生產(chǎn)出某件社會需要的產(chǎn)品（或服務(wù)），企業(yè)技術(shù)成熟度高低可以認為是產(chǎn)品或者服務(wù)在市場上占有率的上升或降低。若企業(yè)在連續(xù)的生產(chǎn)周期內(nèi)市場占有率發(fā)生下降，就說明技術(shù)成熟度下降。2.1.4 從產(chǎn)業(yè)化實用程度定義

顧宏［13］等人從科技成果轉(zhuǎn)化的角度研究認為，科技研究成果的技術(shù)水平、工藝流程、配套資源和技術(shù)生命周期等方面所具有的產(chǎn)業(yè)化適用程度就是技術(shù)成熟度。

2.1.5 從技術(shù)生命周期角度定義［2］

任何技術(shù)都有一個發(fā)展的生命周期，技術(shù)的成熟度指的是技術(shù)在該生命周期中所處的位置。

綜合以上定義，技術(shù)成熟度是項目或產(chǎn)品管理研發(fā)的過程中，關(guān)鍵技術(shù)水平能夠達到的某種有用水平；為了滿足項目或產(chǎn)品研發(fā)需求，包含了工藝流程和配套資源等；技術(shù)成熟度可以評價技術(shù)滿足項目指標的程度，是項目風(fēng)險管理的重要內(nèi)容。

2.2 技術(shù)成熟度的分類

發(fā)展至今，已產(chǎn)生許多不同角度的技術(shù)成熟度，包括“設(shè)計成熟度”、“材料成熟度”、“工藝成熟度”和“制造成熟度”、“生物醫(yī)學(xué)技術(shù)成熟度”、“能力成熟度”等，如圖2所示。

圖2 不同角度的技術(shù)成熟度

3 技術(shù)成熟度等級劃分及評估方法

3.1 等級劃分

NASA/DOD的定義［14］，其基本的等級劃分與定義見圖2～圖3。它將技術(shù)成熟度等級定為9級，客觀地描述了達到每一個等級所需要的標準和指標，為項目負責(zé)人的決策提供清晰的開發(fā)狀態(tài)和風(fēng)險評估。

圖3 NASA/DOD的技術(shù)成熟度等級劃分和定義

隨著國外在技術(shù)成熟度理論和實踐方面的深入研究，我國科技研究人員也逐步對技術(shù)成熟度展開跟蹤研究，以航空、航天、國防裝備制造為代表的部分單位已經(jīng)開始進行技術(shù)成熟度評價方法研究和試點應(yīng)用。由中國電子技術(shù)標準化研究院等單位起草的國家標準《GB/T 39116-2020智能制造能力成熟度模型》給出了智能制造成熟度的五級定義，見圖4，其通過“能力成熟度”的概念，建立企業(yè)智能制造能力成熟度的模型，規(guī)定了不同級別智能制造能力成熟度的關(guān)鍵特征和典型要素。

圖4 智能制造能力成熟度等級定義

國內(nèi)學(xué)者藍元沛［15］等以國內(nèi)外航空產(chǎn)品研制的特點，結(jié)合積木式方法的驗證和實施步驟，總結(jié)出了復(fù)合材料9級技術(shù)成熟度等級，見表1。其借鑒了NASA/DOD的技術(shù)成熟度概念，從航空產(chǎn)品元部件設(shè)計的角度，總結(jié)了復(fù)合材料的技術(shù)成熟度等級定義，給航空產(chǎn)品設(shè)計者們提供了項目關(guān)鍵技術(shù)的評估的依據(jù)。

表1 復(fù)合材料的技術(shù)成熟度等級劃分

3.2 評估方法

2016年，美國審計署GAO發(fā)布的《技術(shù)成熟度評估指南》，具體介紹了美軍采辦計劃及項目技術(shù)成熟度評估的標準做法，其評價流程見圖5。該指南不僅可以給項目管理者提供評估技術(shù)開發(fā)中的技術(shù)狀態(tài)和風(fēng)險評估，還可為監(jiān)督部門（如審計等）進行監(jiān)督工作提供有效參考。

圖5 GAO技術(shù)成熟度評估流程

評估方法包括以下步驟：

（1）確定技術(shù)成熟度評價策略。確定整個項目過程中技術(shù)成熟度評估的整體策略，確定評價目的、對象、時機和標準，獲取評價有關(guān)信息，使評價策略與系統(tǒng)工程管理計劃一致。

（2）確定評估團隊和評估計劃。包括對關(guān)鍵技術(shù)進行具體評估的計劃，如里程碑節(jié)點、進度等；以及組建執(zhí)行技術(shù)成熟度評估的團隊成員和標準，包括負責(zé)人、評審專家、獨立性聲明之類的協(xié)議等。

（3）選擇關(guān)鍵技術(shù)（Critical Technology Element，CTE）。包括識別和選擇評估關(guān)鍵技術(shù)的準則和步驟，確認技術(shù)是否為關(guān)鍵技術(shù)。

（4）評估關(guān)鍵技術(shù)。基于搜集到的試驗件和實驗數(shù)據(jù)等證據(jù)，利用評估標準，對各項關(guān)鍵技術(shù)逐項開展評估，并記錄所有相關(guān)的信息。

（5）準備、協(xié)調(diào)和提交評估報告。包括初審稿，征求各方意見，協(xié)調(diào)溝通不同意見方，并做出處理和解釋，形成最終官方報告。

（6）使用技術(shù)成熟度評估結(jié)果并制定技術(shù)成熟計劃。使用技術(shù)成熟度評估結(jié)果對項目的研發(fā)進行決策，項目負責(zé)人或者研發(fā)人員識別出潛在的技術(shù)風(fēng)險及其他的項目風(fēng)險。如預(yù)算和進度影響等，并制定技術(shù)成熟計劃［14］。

2020年10月我國發(fā)布的《智能制造成熟度評估方法（GB/T 39117-2020）》，規(guī)定了我國智能制造成熟度的評估過程和方法，其評估流程見圖6。它規(guī)定了評價領(lǐng)域必須包含人員、技術(shù)、資源和制造四個能力因素，詳細描述了評估活動中的各個環(huán)節(jié)。

圖6 智能制造成熟度評估流程

包括以下內(nèi)容：

（1）預(yù)評估。包括受理評估申請，組建評估組，編制評估計劃，現(xiàn)場預(yù)評估等。

（2）正式評估。正式評估的內(nèi)容有首次會議，采集評估證據(jù)，形成評估發(fā)現(xiàn)，成熟度級別判定，形成評估報告。

（3）發(fā)布現(xiàn)場評估結(jié)果。包括溝通評估結(jié)果，末次會議。評估組應(yīng)將評估結(jié)果與受評估方進行通報，給予受評估方再次論證的機會，最終由評估組確定正式結(jié)果。

（4）改進提升。受評估方應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場評估結(jié)果，提出智能制造改進的方向，并制定相應(yīng)的措施，開展智能制造能力提升活動。

4 技術(shù)成熟度等級評估在國產(chǎn)碳纖維預(yù)浸料研發(fā)項目中的應(yīng)用案例

基于我國民機復(fù)合材料自主可控的迫切需求，針對商用大飛機復(fù)合材料國產(chǎn)替代的目標，該項目技術(shù)成熟度評估小組定義了應(yīng)用于航空主承力結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)預(yù)浸料9級技術(shù)成熟度等級，對某型號國產(chǎn)預(yù)浸料進行評估，見表2。

表2 應(yīng)用于航空主承力結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)預(yù)浸料技術(shù)成熟度等級劃分

通過該案例可以看出，在材料研發(fā)的周期中，建立了里程碑節(jié)點的有效評估指標，提高了材料研發(fā)項目的效率，幫助材料商或項目管理者作出正確抉擇。

5 建議和討論

（1）在科技研發(fā)項目中，引入技術(shù)成熟度等級較高的技術(shù)，對于降低項目風(fēng)險、進度控制和經(jīng)費預(yù)算有著重大的作用。在技術(shù)評估、質(zhì)量監(jiān)督評審等活動中，使用技術(shù)成熟度等級評估的方法，也能更客觀、高效地識別技術(shù)的成熟狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，降低市場和客戶的擔(dān)憂，繼而促進科研成果的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化。形成科技創(chuàng)新支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展拉動科技創(chuàng)新的正反饋效應(yīng)。

（2）跟國外相比，盡管國內(nèi)對技術(shù)成熟度的研究和開發(fā)起步較晚，但近年來，國內(nèi)越來越重視，也在積極引入消化、吸收和再創(chuàng)新技術(shù)成熟度評估體系。

（3）目前國內(nèi)外主要的技術(shù)成熟度評估方法、標準和研究更多帶有空間技術(shù)、國防裝備等領(lǐng)域的特點，但在其他領(lǐng)域引進和消化的過程中，往往存在理解和實際使用的問題。其他領(lǐng)域需結(jié)合行業(yè)或產(chǎn)品的特點，總結(jié)出一套適合本行業(yè)或產(chǎn)品的技術(shù)成熟度評價體系。如在基礎(chǔ)科學(xué)研究、原材料研發(fā)等項目中，輸出成果的技術(shù)成熟度往往不需要達到NASA/DOD定義的8級或者9級，在這些領(lǐng)域?qū)夹g(shù)成熟度定級和制定評估方法時，要考慮到適用性和可操作性。在技術(shù)成熟度等級評估實施中，為了確保對技術(shù)元素的分析和評價有效而客觀，需要探索科學(xué)的評估機制，要綜合考慮到評估團隊專業(yè)能力、評估的獨立性原則和簡化評估流程等因素。